informe adc n°1

5/20/2018 informe ADC n1

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LABORATORIO DE INSTRUMENTACION

PRACTICA: Conversin analgico-digital

con el ADC0804 y el LM741.

Ingeniero: Jhon Alex Quispe Mescco

Alumna: Denisse Gallegos Alegria

Cdigo: 062871-G

CUSCO -2014


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INTRODUCCION TEORICA

CONVERSIN ANALGICO DIGITAL

Para realizar esa tarea, el conversor ADC(Analog-to-Digital Converter - ConversorAnalgico Digital) tiene que efectuar los siguientes procesos:

1.- Muestreo de la seal analgica.2.- Cuantizacinde la propia seal3.- Codificacin del resultado de la cuantizacin, en cdigo binario.

1. Muestreo de la seal analgica

Para convertir una seal analgica en digital, el primer paso consiste en realizarun muestreo (sampling) de sta, o lo que es igual, tomar diferentes muestras detensiones o voltajes en diferentes puntos de la onda senoidal. La frecuencia a laque se realiza el muestreo se denomina razn, tasa o tambin frecuencia demuestreo y se mide en kilohertz (kHz). En el caso de una grabacin digital deaudio, a mayor cantidad de muestras tomadas, mayor calidad y fidelidad tendrla seal digital resultante.

Durante el proceso de muestreo se asignan valores numricos equivalentesa la tensin o voltaje existente en diferentes puntos de la sinusoide, con lafinalidad de realizar a continuacin el proceso de cuantizacin.

Por ejemplo, las tasas o frecuencias de muestreo ms utilizadas para audio

digital son las siguientes:

24 000 muestras por segundo (24 kHz)


44 100 muestras por segundo (44,1 kHz) (Calidad de CD)


Representacin grfica de mediociclo positivo (+),correspondiente auna seal elctrica analgicade


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Por tanto, una seal cuyo muestreo se realice a 24 kHz, tendr menoscalidad y fidelidad que otra realizada a 48 kHz. Sin embargo, mientrasmayor sea el nmero de muestras tomadas, mayor ser tambin el anchode banda necesario para transmitir una seal digital, requiriendo tambinun espacio mucho mayor para almacenarla.

CONDICIN DE NYQUIST

El ingeniero sueco Harry Nyquist formul el siguiente teorema:

La frecuencia de muestreo mnima requerida para un muestreodigital de calidad, debe ser igual al doble de la frecuenciamxima de la seal analgica que se pretenda digitalizar.

2. Cuantizacin de la seal analgica

Una vez realizado el muestreo, el siguiente paso es lacuantizacin (quantization)de la seal analgica. Para esta parte delproceso los valores continuos de la sinusoide se convierten en series devalores numricos decimales discretos correspondientes a los diferentesniveles o variaciones de voltajes que contiene la seal analgica original.

Por tanto, la cuantizacin representa el componente de muestreo de lasvariaciones de valores de tensiones o voltajes tomados en diferentes puntosde la onda sinusoidal, que permite medirlos y asignarles suscorrespondientes valores en el sistema numrico decimal, antes de

convertir esos valores en sistema numrico binario.

3. Codificacin de la seal en cdigo binario

Despus de realizada la cuantizacin, los valores de las tomas de voltajesse representan numricamente por medio de cdigos y estndarespreviamente establecidos. Lo ms comn es codificar la seal digital encdigo numrico binario.

Proceso de cuantizacin(quantization) de la seal elctricaanalgica para su conversin enseal digital.
http://www.asifunciona.com/electronica/af_conv_ad/conv_ad_5.htmhttp://www.asifunciona.com/electronica/af_conv_ad/conv_ad_5.htm


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En este ejemplo grfico de codificacin, es posible observar cmo se haobtenido una seal digital y el cdigo binario correspondiente a losniveles de voltaje que posee la seal analgica.

La siguiente tabla muestra los valores numricos del 0 al 7, pertenecientesal sistema decimal y sus equivalentes en cdigo numrico binario. En esta

tabla se puede observar que utilizando slo tres bits por cada nmero encdigo binario, se pueden representar ocho niveles o estados decuantizacin.

Valores en volt en SistemaDecimal

Conversin a Cdigo Binario

0 000

1 001

2 010

3 011

4 100

5 101

6 110

7 111

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA CONVERSIN ANALGICO DIGITAL

Ventajas:

No introduce ruidos en la transmisin.

Se guarda y procesa mucho ms fcilmente que la

analgica.

La codificacin permite asignarlevalores numricos binariosequivalentes a los valores de

tensiones o


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Posibilita almacenar grandes cantidades de datos en

diferentes soportes

Permite detectar y corregir errores con ms facilidad.

Permite la compresin para reducir la capacidad de

almacenamiento.

No la afecta las interferencias atmosfricas (esttica) ni de

otro tipo cuando se transmite por va inalmbrica, como

ocurre con las transmisiones analgicas.

Desventajas:

Para su transmisin requiere un mayor ancho de banda en

comparacin con la analgica.

La sincronizacin entre los relojes de un transmisor inalmbrico

digital y el receptor requiere que sea precisa, como ocurre

con elGPS(Global Positioning System- Sistema de

Posicionamiento Global).

Las transmisiones de las seales digitales son incompatibles

con las instalaciones existentes para transmisiones analgicas.
http://www.asifunciona.com/electronica/af_gps/af_gps_1.htmhttp://www.asifunciona.com/electronica/af_gps/af_gps_1.htmhttp://www.asifunciona.com/electronica/af_gps/af_gps_1.htmhttp://www.asifunciona.com/electronica/af_gps/af_gps_1.htm


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DESARROLLO

CONEXIN DEL ADC0804

El ADC0804 es un convertidor de seal analgica a digital de 8 bits. EsteADC0804 cuenta con un solo canal de entrada analgica y una salida digitalde ocho bits que pueden mostrar 256 valores de medidas diferentes.El tamao de paso se ajusta mediante el establecimiento de la tensin dereferencia en el pin9 la entrada de referencia de voltaje puede ser ajustadopara permitir codificar cualquiera rango de tensin analgica ms pequeapara la totalidad de 8 bits de resolucin.Cuando en el adc0804 no se conecta el pin de tensin de referencia (pin 9), latensin de referencia por defecto es la de funcionamiento, es decir, Vcc. Eltamao del paso a 5V es 19.53mV (5V/255), es decir, por cada aumento de19.53mV en la entrada analgica, la salida vara por 1 unidad.

Para establecer un nivel de tensin determinado como valor de referencia, elpin 9 se conectar a la mitad de la tensin. Por ejemplo, para establecer unareferencia de 2V (Vref), el pin9 est conectado a 1V (Vref / 2), reduciendo deeste modo el tamao del paso a 7.84mV (2V/255).

ElADC0804 tambin necesita un reloj para operar. El tiempo de conversin delvalor analgico a un valor digital depende de la fuente de reloj. Podemosconectar un reloj externo en el pin 4 o podemos hacer uso de su relojincorporado, colocando de un circuito RC.
http://www.engineersgarage.com/sites/default/files/ADC0804.pdfhttp://2.bp.blogspot.com/-Hqy2cMeY2NI/UZ-_ywOJevI/AAAAAAAAAfU/PGL244XZzN4/s1600/ADC0804.jpghttp://www.engineersgarage.com/sites/default/files/ADC0804.pdf


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DISTRUBICION DE PINES:

Pin1Activa ADC; activo bajo

Pin2Pin de entrada; De mayor a menor pulso trae los datos de los

registros internos de los pines de salida despus de la conversin

Pin3Pin de entrada; menor a mayor impulso se dio para iniciar la

conversin

Pin4Pin de entrada del reloj, para darle reloj externo

Pin5Pin de salida, pasa a nivel bajo cuando la conversin se ha

completado

Pin6Entrada no inversora analgica Vin (+)

Pin7Entrada de inversin analgica, normalmente tierra Vin (-)

Pin8 Tierra (0 V)

Pin9Pin de entrada, define la tensin de referencia para la entrada

analgica Vref / 2

Pin10Tierra (0 V)

Pin11bit salida digital D7





Pin16 bit salida digital D2



Pin19Utilizado con el reloj en pin cuando se utiliza fuente de reloj

interno

Pin20Tensin de alimentacin (5V)

RELOJEl reloj para el A/D se puede derivar de una fuente externa como el reloj de laCPU o aadir una red RC externa para proporcionar el reloj interno. El CLK IN(pin4) hace el uso de un disparador de Schmitt, como se muestra en la figura.Debe evitarse una alta carga capacitiva o alta carga DC del R pin CLK yaque esto perturba el funcionamiento normal del convertidor.


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Uso del reloj interno

Reiniciar Durante una conversin

Si se reinicia el convertidor A/D (CS y WR ir bajo y vuelven alto) durante unaconversin, el convertidor se pone a cero y un nuevo se inicia la conversin. Elpestillo de datos de salida no se actualiza si la conversin en curso no secompleta. Los datos de los la conversin anterior permanezca en este pestillo.

Carrera libreEn esta aplicacin, la entrada CS est conectada a tierra y el WR de entradaest ligado a la salida INTR. Este WR y el nodo INTR deben sermomentneamente obligados a la lgica de baja tras un arranque ciclo paraasegurar el funcionamiento del circuito.
http://2.bp.blogspot.com/-2Tn2ggZBqlY/UZ-_ydThZaI/AAAAAAAAAfM/AhrSYuu0IfI/s1600/carrera+libre.PNGhttp://2.bp.blogspot.com/-MOzJ9maOCX4/UZ-_zMMQr6I/AAAAAAAAAfY/-in7U8TmeZ4/s1600/clock.PNGhttp://2.bp.blogspot.com/-2Tn2ggZBqlY/UZ-_ydThZaI/AAAAAAAAAfM/AhrSYuu0IfI/s1600/carrera+libre.PNGhttp://2.bp.blogspot.com/-MOzJ9maOCX4/UZ-_zMMQr6I/AAAAAAAAAfY/-in7U8TmeZ4/s1600/clock.PNG


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SEGUIDOR DE VOLTAJE:

En esta aplicacin el OPAM elegido fue el LM741:

Donde los pines1, 5 y 8 los dejamos libres. Este OPAM usa alimentacinsimtrica. Para el desarrollo de la experiencia se usaron 2 bateras de 9v

conectadas como fuentes simtricas.


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Configuracin Seguidor de Voltaje:

Los pines 4 y 7 se van a las fuentes simtricas.

Para la experiencia se pide:

o

Vi: 0 a 5 v

o Vi: 0 a 2.5 v


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Adems del uso de 2 potencimetros de 1K y 10K, para esto se arm lasiguiente configuracin en el protoboard:

2.5v

Se us el 7805 para fijar el voltaje a 5v. El potencimetro multivuelta es de

10k y el pequeo de 1k. Solo variamos la entrada para darles 5v o 2.5v.

Para conseguir los 2.5v se us un divisor de voltaje:

Donde:

R1=R2

El ADC0804 se configuro en modo carrera libre:


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Para esta conexin el pin9 se coloc a 2.5v lo que quiere decir:

Es decir que cada 19.60 mV la salida vara en un bit.


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Para 5v: Antes del seguidor

Despus del seguidor:


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A la salida del ADC a full escala:


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Para 2.5v: antes del seguidor:

Despus del seguidor:


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Para este caso la salida mxima es

Como observamos aun elevando el valor al tope ya no cambia de estado:


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Para el error de cuantizacion del ADC:

Entonces para este caso el error ser:

Para el error en el seguidor de voltaje:

( ) ( )

( )

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